Кинематика агрегата

 

2.1 Сила, движущая агрегат, и еѐ зависимость от почвенных условий

 

Как уже отмечалось, движущая сила – это внешняя по отношению к трактору сила, которая образуется в результате взаимодействия с почвой ведущего аппарата (движителя) трактора, получающего крутящий момент Мк от двигателя через передаточные механизмы (трансмиссию).

На ведущее колесо (движитель) действуют: крутящий момент Мк, который можно заменить парой сил Рк, действующих на плече, равном ра-диусу rк; сцепной вес трактора Gcц; вертикальная составляющая реакция почвы RB на ведущее колесо и горизонтальная составляющая реакция поч-вы F, вызываемая действием силы Рк (касательной силы), приложенной в

зоне соприкосновения колеса  с  почвой.  Рассмотрим  это  на схеме  рис.2).

При отсутствии буксования Рк приложенная в точке касания колеса с почвой, и F уравновешиваются, а сила Рк, приложенная к оси колеса, вы-зовет перемещение трактора, т. е. и будет движущей агрегат силой.

Таким образом, в условиях достаточного сцепления движителя трактора с почвой Рдв = Рк. 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 2 Схема сил, действующих на ведущее колесо (движитель)

Так как Pк= крутящий момент на колесе можно представить в виде

 

окончательно формулу для расчета Рк можно записать так:

 

где Рк  – касательная сила тяги трактора, кН;     – номинальная эффективная мощность двигателя, кВт; iT – общепередаточное число трансмиссии; ηмг – механиче-ский КПД, учитывающий потери мощности в трансмиссии и гусеницах; для колесных тракторов ηм = 0,91...0,92; для гусеничных ηмг = 0,86...0,88; nн – номинальная частота вращения коленчатого вала двигателя,; rк – динамический радиус качения ведущего ко-леса (звездочки), м. Для гусеничных тракторов он равен радиусу начальной окружности ведущей звездочки, а для колесных:

 

где r0 – радиус стального обода колеса, м; kш – коэффициент усадки шин; hш – высота шины, м; nн – номинальная частота вращения коленчатого вала двигателя, с-1.

При передаче части мощности двигателя на привод механизмов ра-бочих машин (в тягово-приводных агрегатах) через ВОМ* или гидросис-тему трактора касательная сила тяги

 

 

где Nвом – мощность, передаваемая через ВОМ или гидросистему трактора, кВт; ηвом – механический КПД передачи от двигателя к ВОМ; ηвом = 0,95.

При работе трактора в агрегате нередки случаи, когда почва не спо-собна противостоять давлению почвозацепов. Она спрессовывается, сме-щается, что вызывает буксование движителя. В этом случае касательная сила тяги трактора Рк не может уравновеситься горизонтальной состав-ляющей реакции почвы F. Уравновешивается лишь какая-то ее часть, оп-ределяемая реакцией почвы.

Эта реакция характеризуется максимальной силой сцепления дви-жителя трактора с почвой Fmax, соответствующей наибольшему допусти-мому буксованию δдоп . Для колесных тракторов с одной ведущей осью δдоп = 18 %, с двумя ведущими осями – 15%; для гусеничных тракторов δдоп = 5 %. В этом случае Рдв = Fmax (рис. 3.5.2).

 

 

 

 

 

 

Рис. 3.5.2. Схема образования движущей силы при недостаточном сцеплении движителя трактора с почвой

Максимальная сила сцепления движителя тракторов с почвой

 

Где μ– коэффициент сцепления движителя трактора с почвой, .Gcц – сцепной вес трактора (вес, приходящийся на движитель), кН; для гусеничных тракторов и ко-лесных с двумя ведущими осями Gcц = G,

для колесных с одной ведущей осью

Коэффициент сцепления μ зависит от почвенного фона и кон-структивных особенностей движителей (табл. 1).

Табл.-1. Значения коэффициента сцепления μ для колесных и гусе-ничных тракторов в зависимости от агрофона

	Агрофон		Трактор
			колесный	гусеничный
	Сухая грунтовая дорога		0,6...0,7	0,9
	Залежь		0,8...0,9	1
	Стерня нормальной влажности		0,7...0,8	0,9...1
	Почва,  подготовленная  под	посев,	0,5...0,6	0,6...0,7
	свежевспаханное поле, чистый пар
	Зависимость движущей силы от почвенных условий показана на рис. 3

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 3 Зависимость движущей силы от почвенных условий

В условиях достаточного сцепления движителя трактора с почвой, когда Fmax > РК движущая агрегат сила определяется значением касатель-ной силы тяги трактора Рк (номинальная движущая сила по двигателю); в условиях недостаточного сцепления (Fmax<PK) – максимальной силой сце-пления движителя трактора с почвой Fmax (номинальная движущая сила по сцеплению).

3. Кинематика агрегата

 

Кинематика агрегата – это его движение (с точки зрения геомет-рических форм) при выполнении сельскохозяйственных работ. Работа большинства сельскохозяйственных агрегатов связана с перемещением по полю. При этом они выполняют основные элементы движения – рабочие и холостые (повороты и переезды) ходы, причем стремятся к тому, чтобы как можно длиннее был путь рабочих ходов и как можно короче – путь по-воротов и переездов. При правильно организованной работе агрегата холо-стой ход составляет 5...10% общего пути.

3.1Кинематические характеристики  рабочего  участка:

 загон,  делянка, поворотная полоса, контрольная линия (рис. 4).

Рабочий участок — это участок или все поле севооборота, нахо-дящееся на массиве и отведенное для выполнения определенной сельско-хозяйственной работы одному или нескольким агрегатам. Участок харак-теризуется длиной Lуч и шириной Суч.

Загон — часть рабочего участка, выделяемая для выполнения тех-нологической операции в соответствии с принятым способом движения. Основные размеры загона: рабочая длина гона Lp и ширина С. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 4. Схема рабочего участка агрегата

Делянки – это отдельные части загона, которые агрегат проходит по однотипной схеме. Ширину делянки обозначают Д.

Поворотная полоса – это часть загона, временно выделяемая для поворотов агрегатов. Она характеризуется шириной Е.

Контрольная линия – линия, разделяющая поворотную полосу и ос-тальную часть загона. Она служит ориентиром для включения и выключе-ния рабочих органов.

 

3.2 Основные элементы кинематики агрегатов, виды поворотов.

 

Как уже было отмечено выше, при выполнении технологической опе-рации машинно-тракторный агрегат совершает циклически повторяющие-ся движения. Определѐнный порядок циклически повторяющихся движе-ний принято называть способом движения агрегата.

Необходимо отметить, что для выполнения одной и той же техноло-гической операции может быть принято несколько способов движения аг-регата. Но на практике необходимо выбрать такой способ движения, кото-рый в данных условиях может дать наибольший экономический эффект.

При выполнении технологической операции путь (траектория), про-делываемый агрегатом состоит:

1. из прямолинейных отрезков, на которых выполняется полезная работа, такое движение является главным, его ещѐ называют «рабочим ходом»;
2. поворотов вокруг некоторых точек – это более сложные элементы движения, на них полезная работа не производится.
• сельскохозяйственном производстве при выполнении технологических операций на участке поля приняты следующие способы движения:
1. гоновый – агрегат во время работы движется вдоль одной из сторон загона (участка);
2. диагональный – агрегат во время работы передвигается под некото-рым углом к стороне загона (участка);
3. круговой – агрегат при своѐм движении копирует контуры участка. При выполнении работы, совершая циклически повторяющиеся ходы,
4. агрегат на концах загона выполняет повороты.
5. На рис. 5 приведена таблица, в которой показаны виды поворотов, наиболее часто встречающихся при работе агрегатов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 5. Схемы и классификация поворотов

 

 

3.3 Кинематические характеристики агрегата (рис. 6 , 7 ):

 

кинематический центр агрегата (ц. а.), центр О и радиус R поворота, кине-матические длина lк и ширина dк, длина выезда агрегата е, продольная база L, – ширина захвата агрегата Вр.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 6. Основные кинематические характеристики агрегата

Центр поворота агрегата — это точка, относительно которой в данный момент совершается поворот центра агрегата.

 

 

 

 

 

 

Рис. 7. Основные кинематические характеристики агрегата

 

Центр агрегата (принят условно) – это точка агрегата, относитель-но траектории и которой рассматривают кинематику всех других его точек.

Положение точки центра агрегата (ц. а.) на кинематических схемах раз-личных тракторов показано на рисунке 8.

 

 

 

 

 

 

Рис. 8. Положение центра агрегата:

а – колесный трактор с одной ведущей осью; б – гусеничный трактор; в – ко-лесный трактор с двумя ведущими осями; г – колесный трактор с шарнирным остовом

Кинематический центр агрегата: у тракторов Т-25А, Т-40АМ, ЮМЗ-6Л, МТЗ-80/82 – в точке пересечения продольной оси симметрии трактора с вертикальной плоскостью, проходящей через ось задних ведущих колѐс;

• тракторов К-701, Т-150К – в центре шарнира полурам трактора;
• гусеничных тракторов – в точке пересечения продольной оси симметрии трактора с вертикальной плоскостью, проходящей через середину гусениц.
• Радиус поворота агрегата –это расстояние между центрами агрегата и оворота:

• R = rkr,

• где r – радиус поворота при скорости 5 км/ч; kr – коэффициент изменения ра-диуса поворота в зависимости от скорости движения агрегата на повороте.

• - петлевой; б – беспетлевой Рис. Рис. 9 Схема поворота

• Кинематическая длина агрегата представляет собой проекцию расстояния между центром агрегата и линией расположения наиболее удаленного рабочего органа при прямолинейном движении. Эту длину можно определить по формуле (см. рис. 6)

• lк = lr + lc+ lм

• где lr, lc, lм – кинематическая длина соответственно трактора, сцепки и рабочей машины. Значения lr, lc, lм выбирают по справочникам.
• Кинематическая ширина dK – это проекция расстояния между про-дольной осью агрегата, проходящей через его центр, и наиболее удаленной от этой оси точкой агрегата. Различают dк вправо и влево от продольной оси:

• dк = 0,5bn0 + 0,5,

• где b – конструктивная ширина основной машины, м; n0 – число основных машин;
• 0,5 – запас ширины, м.
• Длина выезда агрегата е — расстояние, на которое нужно продви-нуть агрегат от контрольной линии на поворотной полосе до начала или конца поворота, чтобы избежать огрехов или травмирования растений.

• Для прицепных машин длина выезда агрегата e = (0.25…0.75)lк;

• для навесных машин

• e = (0…0.1)lк;

• для агрегатов с передней фронтальной навеской
• e = -lк.

• Продольная база L – это расстояние (горизонтальная проекция) ме-жду осями ведущих и ведомых колес трактора для колесных агрегатов или между осями катков, ограничивающих опорную поверхность, для гусенич-ных.

• Важнейшие кинематические характеристики всех поворотов: длина Lп; радиус R; требуемое значение ширины поворотной полосы Е.
• Длина Lп зависит от вида и радиуса поворота и длины выезда агре-гата Минимальное значение ширины поворотной полосы Етin зависит от вида и радиуса поворота, длины выезда и кинематической ши-рины агрегата. Однако поворотную полосу следует обрабатывать, поэтому ее ширина должна быть кратна рабочей ширине захвата агрегата.
• По значению Emin определяют фактическую ширину поворотной полосы. Вначале вычисляют число проходов агрегата, необходимое для обработки поворотной полосы минимальной ширины,